无机阻燃剂阻燃机理

无机阻燃剂阻燃机理为提高沥青材料的阻燃性能，最初的尝试是采用高分子材料 常用的卤系阻燃剂，尽管卤系阻燃剂具有无可比拟的高效性，但 因其但其在燃烧过程中会生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气 体，对环境和人体不可忽视的危害，而逐渐被束之高阁。因此， 研制无卤、无毒、低烟、高效的环境友好型无机阻燃剂就成为我 国当前阻燃研究的热点之一。无机阻燃剂一般都是靠气相或凝聚相阻燃机理发挥阻燃作 用，其阻燃机理可以归纳为以下几个效应。(1) 无机阻燃剂的“冷却效应” 某些无机阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙及层状 双氢氧化物等，在受热时会发生分解，这类分解反应会产生一定 量的水并在分解过程中吸收部分燃烧释放的热量，因此可以有效 降低燃烧材料的表面温度而使聚合物的降解速率减慢，减少可燃 物的产生并有效降低燃烧进程。(2) 无机阻燃剂的“稀释效应”首先由于无机阻燃剂一般填充量较大，稳定性好，不易挥发， 可对固相聚合物进行包裹和稀释，提高了混合体的阻燃性能；其 次多数无机阻燃剂在燃烧过程中由于分解反应等都可释放出 H O、 N 、CO 、 NH 等非可燃性气体，这些气体可以起到稀释聚合 2223物表面可燃性挥发分和氧气浓度的作用而使得燃烧进程无法进 行，起到气相阻燃效果；(3) 无机阻燃剂的“隔断效应”隔断效应属于凝聚相阻燃机理的范畴，凝聚相包括两种：一 种是促进聚合物表面的炭化，形成固态的耐热阻隔层，另一类是 分解生成不挥发的黏稠液体或耐热的固体粉末对沥青进行裹附。 无机阻燃剂的阻燃过程这两类均包括在内。无机阻燃剂的热解产 物可促进聚合物表面的炭化，使聚合物表面迅速脱水炭化形成碳 化层阻隔层隔断聚合物与空气间的气体与热量的交换；另一方面 无机阻燃剂在燃烧温度下会分解生成耐热的固体氧化物粉末或 不挥发的黏稠液体包覆在聚合物表面，这种致密保护层也起到了 隔断热和气体交换的作用。(4) 无机阻燃剂的“抑烟效应”无机阻燃剂除在抑制点燃及控制燃烧过程的效果外还具有极 佳的抑烟效应，这是由于金属氢氧化物等无机阻燃剂阻燃作用在 燃烧发生后主要以吸收或隔离空气控制燃烧进程为主，燃烧进程 进行缓慢且阻燃剂分解所释放的水汽可以稀释或吸收大量烟气， 故具有较好的消烟作用；而目前常用作消烟剂的无机钼类化合物 的抑烟是通过 Lewis 酸机理的催化原理，使聚合物在燃烧时不能 通过环化反应生成芳香族环状结构，而此环状结构化合物是烟的 主要组成部分。由无机阻燃剂阻燃机理便可以大胆推测，目前许多研究提及 的纳米剂无机阻燃剂在一定程度上或可有效的改善阻燃混合物 的物理性能和混合的均匀性，但并不能大幅度的提高聚合物的阻 燃性能。因为无机阻燃剂主要依靠受热分解产生水蒸气降低燃烧 物温度并稀释可燃物气体，最后形成阻燃耐热阻隔层来阻燃。纳 米级阻燃剂虽有效的降低了无机阻燃剂的分解温度，生成阻隔层 较为紧密在一定程度上提高了阻燃效果，但究其阻燃机理并无本 质上的差别，因此认为不改变阻燃剂本身在较大的添加量下，其 粒径大小与阻燃性能相关性不会太大。阻燃机理使人们对聚合物 材料的燃烧过程和阻燃剂有了更深刻的认识，对于其在沥青聚合 物燃烧过程中发挥的作用分解更加细化，为科技工作者研制出环 保、高效、廉价的阻燃剂提供了理论支持。